CN1896127A - 橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种橡胶组合物，能够提高在捏合中硅烷偶联剂的反应效率，抑制气泡的产生，提高加工性能和耐磨性，并且降低滚动阻力，以及制备该橡胶组合物的方法。一种含有二氧化硅的橡胶组合物，其中以100重量份的二氧化硅为基准，含有3～15重量份的硅烷偶联剂，并且以100重量份的二氧化硅为基准，含有0.3～1.45重量份的钾盐。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶组合物，可以提高硅烷偶联剂的反应系数以及多种物理性质。
背景技术
目前，在降低轮胎的油耗(降低滚动阻力)与提高湿防滑性(刹车性能)之间达到两者兼得是迫切需要的，因此，在胎面中加入二氧化硅来解决这个问题。然而，二氧化硅通常难以在橡胶组合物中分散，并且仅通过二氧化硅无法充分获得对橡胶组合物的增强性能；因此，与二氧化硅一起同时使用硅烷偶联剂。并且，含有一个烷氧基的硅烷偶联剂通常被用于轮胎。然而，硅烷偶联剂的反应在捏合橡胶的步骤中不能充分完成，并且不能为了获得充分的增强性能而过多地加入硅烷偶联剂。此外，还存在这样一个问题，在捏和过程中未反应的硅烷偶联剂(在下文中以未反应的硅烷偶联剂表示)在挤出过程中发生反应产生醇(如乙醇)，从而在未硫化胎面中产生气泡。
作为解决该问题的方法，JP-A-2001-247718公开了向橡胶组合物中加入多种钠盐的方法。尽管用这种方法可以提高硅烷偶联剂的反应效率，但通过钠盐无法充分获得抑制在挤出的胎面中产生气泡的效果，并且无法完全抑制在挤出的胎面中产生气泡。同时，钠盐在橡胶组合物中无法充分分散也是一个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种橡胶组合物，能够提高捏合时硅烷偶联剂的反应效率，抑制气泡的产生，提高加工性能和耐磨性，并且降低滚动阻力(提高滚动阻力性能)，以及涉及该橡胶组合物的制备方法。
本发明涉及一种含有二氧化硅的橡胶组合物，其中以100重量份所含有的二氧化硅为基准，含有3～15重量份的硅烷偶联剂，并且以100重量份的二氧化硅为基准，含有0.3～1.45重量份的钾盐。
钾盐优选为无机钾盐，并且进一步优选为四硼酸钾。
该橡胶组合物进一步含有水，并且该橡胶组合物的制备方法优选包含通过预先混合钾盐、一部分二氧化硅和水制备母料的步骤，以及将母料与橡胶组分捏合的步骤。
钾盐为碳酸钾、碳酸氢钾以及硼酸钾中的至少一种。
具体实施方式
本发明的橡胶组合物包含橡胶组分、二氧化硅、硅烷偶联剂和钾盐。
橡胶组分特定的例子为通常用于橡胶工业的天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)和丁基橡胶(IIR)。
这些橡胶可以单独使用，也可至少两种组合使用。其中，由于可以提高湿防滑性并且进一步提高耐磨性，橡胶组分优选使用二烯基橡胶，进一步优选为NR、BR和SBR中的至少一种，更进一步优选为包含NR、BR和SBR的橡胶组分或SBR。
二氧化硅的例子为由湿法或干法制备的二氧化硅，但并无特别限制。
以100重量份的橡胶组分为基准，橡胶组合物中二氧化硅的含量至少为10重量份，优选至少为20重量份，进一步优选至少为30重量份，并且更进一步优选至少为40重量份。当二氧化硅的含量小于10重量份时，难以获得加入二氧化硅应得的提高湿防滑性和低油耗性的效果。并且，以100重量份的橡胶组分为基准，橡胶组合物中二氧化硅的含量至多为150重量份，优选至多为130重量份，并且进一步优选120重量份。当二氧化硅的含量超过150重量份时，得到的橡胶组合物太硬，无法获得足够的湿防滑性，制备过程中与辊的粘接变差，并且二氧化硅会造成橡胶内的分散缺陷。此外，二氧化硅的含量包括母料中二氧化硅的含量。
硅烷偶联剂为通常与二氧化硅同时使用的硅烷偶联剂。特定的例子有硫化物例如二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基内基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、2-三甲氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物和3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物；巯基化合物例如3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷和2-巯基乙基三乙氧基硅烷；乙烯基化合物例如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷；氨基化合物例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷和3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷；环氧丙氧化合物如γ-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷；硝基化合物例如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷；以及氯基化合物例如3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、2-氯乙基三甲氧基硅烷和2-氯乙基三乙氧基硅烷。从兼顾加入硅烷偶联剂的效果与其成本考虑，优选使用二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等。这些硅烷偶联剂可以单独使用或至少两种组合使用。
以100重量份的二氧化硅为基准，硅烷偶联剂的含量至少为3重量份，并且优选至少为5重量份。当含量低于3重量份时，不仅偶联的效果不足，这样，无法充分获得湿防滑性，而且降低了耐磨性。并且，以100重量份的二氧化硅为基准，硅烷偶联剂的含量最多为15重量份，并且优选为13重量份。当含量超过15重量份时，得到的橡胶组合物变硬，并且湿防滑性降低。此外，作为硅烷偶联剂含量的基准的二氧化硅的含量是橡胶组合物中全部二氧化硅的含量。
本发明中使用的钾盐包括无机钾盐和有机钾盐。无机钾盐的例子包括四硼酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硫酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾和草酸钾。有机钾盐的例子包括乙酸钾、葡萄糖酸钾、柠檬酸钾、富马酸钾、月桂酸钾、棕榈酸钾、硬脂酸钾、油酸钾和亚油酸钾。
本发明中使用的钾盐优选为无机钾盐，这是因为无机钾盐可以进一步提高硅烷偶联剂的反应效率，其中，进一步优选为碳酸钾、碳酸氢钾、硼酸钾和四硼酸钾中的至少一种钾盐，并且更进一步优选为四硼酸钾。此外，无机钾盐和有机钾盐也可以是钾盐的脱水产物或水合产物。
钾盐通常是颗粒直径至少为500μm的颗粒，而且由于钾盐的熔点较高，至少为大于800℃，在硫化后很容易在橡胶组合物中保留较大的颗粒。这样会导致使用该橡胶组合物制备的轮胎在变换安装该轮胎的车辆及其尺寸时不能获得足够的耐磨性。
通过降低钾盐颗粒直径以及尽量减少其加入的量，本发明中得到的橡胶组合物可以表现出出色的耐磨性，而不必考虑轮胎尺寸和车辆种类的影响。
钾盐的平均颗粒直径优选为0.5μm，并且进一步优选为1μm。当平均颗粒直径小于0.5μm时，钾盐易于团聚，并且在橡胶组合物中会有形成大团块的趋势。并且，钾盐的平均颗粒直径优选至多为350μm，并且进一步优选至多为300μm。当平均颗粒直径超过350μm时，钾盐在硫化后仍保持大尺寸颗粒，并且会造成耐磨性下降。
以100重量份的二氧化硅为基准，钾盐的含量至少为0.3重量份，并且优选至少为0.4重量份。当含量低于0.3重量份时，提高硅烷偶联剂反应效率的效果变得非常小。同时，以100重量份的二氧化硅为基准，钾盐的含量至多为1.45重量份，并且优选至多为1重量份。当钾盐的含量高于1.45重量份时，硫化后在橡胶组合物中会保留大量较大的颗粒，耐磨性有下降的趋势，对车辆性能造成影响。
在本发明的橡胶组合物中，除了橡胶成分、二氧化硅、硅烷偶联剂以及钾盐以外，如果有必要可以加入通常用于橡胶工业的添加剂例如增强剂如炭黑、软化剂如芳香油、氧化锌、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂以及硫化促进剂。
本发明第一模式的橡胶组合物的制备方法优选包含(1)采用封闭式捏合机例如班伯里混合器的捏合步骤(捏合步骤(1))，以及(2)采用开放式辊轧机等的辊轧步骤(辊轧步骤(2))。此外，由于捏合步骤(1)采用的是封闭式捏合机，捏合温度的升高正比于捏合时间。
在捏合步骤(1)中，捏合时随着捏合温度升高达到140℃之后，优选再进行至少10秒的捏合，并且进一步优选进行至少15秒的捏合。当达到140℃后的捏合时间低于10秒时，未反应的硅烷偶联剂仍旧存留于橡胶组合物中，并且发生反应产生气泡；从而使滚动阻力性能有下降的趋势。
此外，在捏合步骤(1)中，捏合时随着捏合温度升高达到150℃之后，优选再进行至少5秒的捏合，并且进一步优选进行至少10秒的捏合。当达到150℃后的捏合时间低于5秒时，未反应的硅烷偶联剂仍旧存留于橡胶组合物中，并且发生反应产生气泡；从而使滚动阻力性能有下降的趋势。
以100重量份的二氧化硅为基准，通过将钾盐的含量减少为0.3～1.45重量份，并且进一步设定捏合温度和捏合时间至少为一个固定值，本发明的橡胶组合物可以提高硅烷偶联剂的反应速率，并且改善制得的橡胶组合物的物理性质。
此外，本发明第二模式的橡胶组合物的制备工艺方法包含(3)通过预先混合钾盐、一部分二氧化硅以及水制备母料的步骤(步骤(3))，以及将母料和橡胶组分一起捏合的步骤(步骤(4))。
钾盐在母料中的含量比优选至少为1wt％，并且进一步优选至少为5wt％。当钾盐在母料中的含量比低于1wt％时，由于在形成橡胶组合物时抑制产生气泡的效果较小，并且与辊的粘合程度较大，这是个不利因素。并且，钾盐在母料的含量比优选至多为50wt％，并且进一步优选至多为40wt％。当钾盐在母料中的含量比超过50wt％时，容易造成硼酸钾的分散缺陷，并且无法获得充分的耐磨性。
二氧化硅在母料中的含量比优选至少为10wt％，并且进一步优选至少为20wt％。当二氧化硅在母料中的含量比低于10wt％时，母料的粘结性变差，并且在橡胶中混合时有无法充分分散的趋势。
母料中水的含量比优选至少为5wt％，并且进一步优选至少为10wt％。当母料中水的含量比低于5wt％时，钾盐有无法充分分散的趋势。并且，母料中水的含量比优选至多为90wt％，并且进一步优选至多为80wt％。当母料中水的含量比超过90wt％时，母料的粘结性变差并且使得加工困难。
母料在步骤(4)中与橡胶组分捏合。
以100重量份的橡胶组分为基准，步骤(4)中母料的加入量优选至少为2重量份，进一步优选至少为10重量份，并且更进一步优选至少为20重量份。当母料的量低于2重量份时，难以获得加入钾盐的效果。并且，以100重量份的橡胶组分为基准，步骤(4)中母料的加入量优选至多为150重量份，并且进一步优选至多为120重量份。当母料的含量超过150重量份时，母料中的水分在捏合时不能充分蒸发，并且结果是抑制产生气泡的效果有变小的趋势。
在步骤(4)中，进一步优选将增强填料例如二氧化硅和炭黑以及添加剂例如硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、软化剂、抗氧化剂、蜡、硫化剂以及硫化促进剂等进行捏合。
通过本发明的制备方法制得的橡胶组合物可以被用于轮胎，并且特别优选用于轮胎部件中的轮胎胎面。
当由本发明的橡胶组合物制备轮胎时，将橡胶组合物挤出为轮胎部件的形状(例如轮胎胎面)，并且通过传统方法在轮胎塑模机上糊塑形成未硫化轮胎，并且进一步将未硫化轮胎在硫化机中加热加压以制备轮胎。
本发明的橡胶组合物被用于轮胎用橡胶组合物，并且特别优选用于轮胎胎面用橡胶组合物。
实施例
本发明将基于实施例进行详细解释，但并不局限于此。
实施例和对照例中使用的各种化学品描述如下。
SBR(1)：SBR NS210，购自ZEON公司
SBR(2)：Nipol 9520(SBR乳液，以100重量份的橡胶固体为基准，含量为37.5重量份)，购自ZEON公司
BR：BR150B，购自Ube工业有限公司
NR：RSS#3
炭黑：DIABLCAK I(N220)，购自Mitsubishi化学公司
二氧化硅：Ultrasil VN3，购自Degussa日本公司
硅烷偶联剂(1)：Si266(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，购自Degussa日本公司
硅烷偶联剂(2)：Si266(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，购自Degussa公司
芳香油(1)：X140，购自JOMO有限公司
芳香油(2)：DIANA PROCESS AH24，购自Idemitsu Kosan有限公司
蜡：OZOACE 0355，购自NIPPON SEIRO有限公司
抗氧化剂(1)：NOCRAC 6C，购自OUCHI SHINKO化学工业有限公司
抗氧化剂(2)：SANTOFLEX 6C，购自Flexsys K.K.
硫化促进剂TBBS：NOCCELER NS，购自OUCHI SHINKO化学工业有限公司
硫化促进剂DPG：NOCCELER D，购自OUCHI SHINKO化学工业有限公司
硬脂酸(1)：TUBAKI，购自NOF公司
硬脂酸(2)：KIRI，购自NOF公司
氧化锌(1)：ZINC OXIDE，购自Mitsui Mining & Smelting有限公司
氧化锌(2)：GINREI R，购自Toho Zinc有限公司
四水合四硼酸钾(K2B4O7·4H2O)：48目产品(48目滤网过滤产品)(平均颗粒直径为170μm，熔点为815℃(脱水))，购自YONEYAMAYAKUHIN KOGYO有限公司
四硼酸钾：购自Yoneyama化学有限公司硼酸钾母料(硼酸钾MB)：
实施例1～7和对照例1～10
实施例1～7和对照例1～10的橡胶组合物的制备如下所述。
首先，使用1.7L的班伯里混合器，将100重量份的SBR(1)、55重量份的二氧化硅、20重量份的炭黑、10重量份的芳香油(1)、4.4重量份的硅烷偶联剂(1)以及如表1和表2中所示加入量的四水合四硼酸钾进行捏合，并且当捏合产物分别达到表1和表2中所示的捏合温度之后，按照表1和表2中所示的达到捏合温度的捏合时间进行捏合以获得第一捏合产物(在下文中，以第一捏和产物表示)。
然后，继续向第一次捏和产物中添加2重量份的硬脂酸(1)、3重量份的氧化锌(1)和1重量份的抗氧化剂(1)，使用1.7L的班伯里混合器进行捏合，并且当捏合产物分别达到表1和表2中所示的捏合温度之后，迅速取出第二捏合产物(在下文中，以第二捏和产物表示)。
继续将1.5重量份的硫、1重量份的硫化促进剂TBBS、0.5重量份的硫化促进剂DPG加入第二捏和产物，并且在60℃下使用辊轧机捏合5分钟以制得各个未硫化橡胶片。
将制得的橡胶组合物在170℃下硫化20分钟得到硫化产物。对制得的硫化产物进行如下所示的各个特性的测试。
测试方法描述
(磨损系数)
使用Lambourn磨损测试仪，在(i)负载为2.5kgf并且滑移比为40％、(ii)负载为1.5kgf并且滑移比为60％、以及(iii)负载为3.5kgf并且滑移比为20％的各个条件下，对各个硫化产物进行体积损失量的测定，测试时间为3分钟。并且，将各个体积损失量以系数的方式表示(磨损系数)。系数越大，耐磨损性越好。
实施例1～7和对照例1～10的磨损系数＝(对照例1的体积损失量/各个体积损失量)×100(滚动阻力系数)
在温度为70℃、初始应变为10％并且动态应变为2％的条件下，使用粘弹性分光光度计VES(Iwamoto Seisakusyo K.K生产)测定各个硫化产物的tanδ，并且通过下列公式分别以系数的方式表示(滚动阻力系数)。系数越大，滚动阻力性能越好。
实施例1～7和对照例1～10的滚动阻力系数＝(对照例1的tanδ/各个tanδ)×100
(未反应的硅烷偶联剂的含量)
在制备硫化产物的步骤中，将各个未硫化橡胶片精细地切下，并且使用乙醇进行24小时的萃取试验。并且，通过气相色谱来测定被萃取在萃取溶液中的未反应的硅烷偶联剂的量，并且基于硅烷偶联剂全部的加入量可以计算得到未反应的硅烷偶联剂的重量比(wt％)。试验表明：重量比越小，未反应的硅烷偶联剂的量越少，也是要优选的。
测试结果见表1和表2。
表1
| 实施例 | 对照例 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 组合物(重量份) | |||||||||
| 二氧化硅 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| 硅烷偶联剂(1) | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.4 |
| 四水合四硼酸钾 | 0.55 | 0.28 | 0.55 | 0 | 2.2 | 1.1 | 0.14 | 0 | 0 |
| (四水合四硼酸钾的含量)/(二氧化硅的含量) | 1.00 | 0.51 | 1.00 | 0 | 4.00 | 2.00 | 0.25 | 0 | 0 |
| 目标捏合温度(℃) | 150 | 150 | 140 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 140 |
| 达到目标捏合温度后的捏合时间(秒) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 15 |
| 评估结果磨损系数(负载为2.5kgf，滑移比为40％)(负载为1.5kgf，滑移比为60％)(负载为3.5kgf，滑移比为20％)滚动阻力系数 | 10695106103 | 10399101101 | 10690105101 | 100100100100 | 10685110108 | 10889113107 | 101100100100 | 10110098100 | 1009995100 |
| 未反应的硅烷偶联剂的含量(％) | 3.8 | 10.8 | 5.6 | 21.3 | 0 | 0 | 19.8 | 18.9 | 20.5 |
表2
| 实施例 | 对照例 | |||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 组合物(重量份)二氧化硅硅烷偶联剂(1)四水合四硼酸钾(四水合四硼酸钾的含量)/(二氧化硅的含量)目标捏合温度(℃)达到目标捏合温度后的捏合时间(秒) | 554.40.551.0015010 | 554.40.280.5115010 | 554.40.551.0014015 | 554.40.280.5114015 | 554.42.24.0015010 | 554.41.12.0015010 | 554.40.140.2515010 | 554.40.140.2514015 |
| 评估结果磨损系数(负载为2.5kgf，滑移比为40％)(负载为1.5kgf，滑移比为60％)(负载为3.5kgf，滑移比为20％)滚动阻力系数 | 10797106106 | 103101102103 | 10696106101 | 106100106101 | 10886110110 | 10991113109 | 10110099100 | 1009999100 |
| 未反应的硅烷偶联剂的含量(％) | 0 | 5.9 | 1.2 | 7.2 | 0 | 0 | 17.4 | 18.6 |
在实施例中，特别是在实施例4～7中，以二氧化硅为基准，四硼酸钾的含量被设定至多为1.45重量份，并且将捏合时间和捏合温度被设定为常数。因此，可以得到磨损系数至少为95，并且未反应的硅烷偶联剂的含量最多为10wt％。
另一方面，对照例2、3、7和8中，当四硼酸钾量变大时，在负载为1.5kgf以及滑移比为60％的条件下，磨损系数减少，而未反应的硅烷偶联剂的含量为零，并且滚动阻力系数增大。相应的，当使用对照例2、3、7和8中的橡胶组合物制成的轮胎由被用于轻型车辆的惰轮时，耐磨性下降。
实施例8～9和对照例11～13
(硼酸钾母料(硼酸钾MB)的制备方法)
通过在40℃下，将四硼酸钾、纯水和二氧化硅在搅拌器中混合30分钟制得硼酸钾MB(20wt％的四硼酸钾，50wt％的纯水，以及30wt％的二氧化硅)。
(实施例8～9和对照例11～13中的橡胶片的制备方法)
首先，在1.7L班伯里混合器中，将表3中除了硫和硫化剂以外的化学品根据表3中的加入量在150℃下捏合5分钟。
使用双轴开放式辊轧机，将如表3所示加入量的硫和硫化剂加入制得的捏合产物，并且在约80℃下捏和5分钟，并且在170℃下硫化12分钟，从而制得橡胶片(厚度：2mm)。使各个橡胶片进行下列测试。
(气泡测试)
将从橡胶片上切下的橡胶测试片(5cm见方，并且厚度为16mm)放入130℃的烘箱中保持一小时。然后取出烘箱中的橡胶测试片，观察橡胶测试片的内部状态，并且根据下列评分标准进行评估：
5分：确定完全无气泡；
4分：细微气泡，确定尺寸至多为1mm；
3分：细微气泡，确定尺寸至少为1mm；
2分：产生大量尺寸至少为1mm的细微气泡(由外观可见膨胀)；
1分：气泡连通形成空穴(同样由外观可见)。
(粘合测试)
两个开放式辊的一个温度设定为70±3℃(辊1)，并且另一个温度设定为25±3℃(辊2)。将橡胶片在辊1上加热并且直到确认橡胶的温度达到至少70℃，将橡胶片放置于辊2，观察粘合程度，并且根据下列评分标准进行评估：
3分：橡胶片能从辊上轻易剥离；
2分：橡胶片基本粘合在辊上，但是可以被剥离；
1分：由于粘合而无法进行连续工作，必须停辊剥离橡胶。
(分散性的视觉测试)
用切割刀切割橡胶片，并且观察其断面并根据下列评分标准进行评估：
3分：没有发现白色颗粒；
2分：确定有少量白色颗粒；
1分：确定有大量白色颗粒。
(Lambourn摩损测试)
使用Lambourn磨损测试仪，在滑移比为60％以及测试时间为2分钟的条件下，对各个橡胶片的体积损失量进行测试。通过下列公式将各个体积损失量以系数的方式表示。系数越大，耐磨性越好。
(磨损系数)＝(对照例11的体积损失量)/(各个组合物的体积损失量)×100
各个测试结果见表3。
表3
| 实施例 | 对照例 | ||||
| 8 | 9 | 11 | 12 | 13 | |
| 组合物(重量份)SBR(2)(SBR中的固体含量)(SBR中的油含量)BRNR二氧化硅炭黑硅烷偶联剂(2)氧化锌(2)硬脂酸(2)芳香油(2)抗氧化剂(2)蜡硼酸钾母料(母料中的四硼酸钾)(母料中的纯水)(母料中的二氧化硅)四硼酸钾硫硫化促进剂 | 68.75(50)(18.75)302080206.420130325(1)(2.5)(1.5)-1.51 | 68.75(50)(18.75)302080206.4201303210(2)(5)(3)-1.51 | 68.75(50)(18.75)302080206.42013032-----1.51 | 68.75(50)(18.75)302080206.42013032----11.51 | 68.75(50)(18.75)302080206.42013032----21.51 |
| 测试结果气泡测试评分粘合测试评分分散性评分摩损系数 | 423105 | 533104 | 21-100 | 42292 | 43186 |
根据本发明，通过加入二氧化硅、特定量的硅烷偶联剂以及使橡胶组合物具有高离子化倾向的钾盐，可以提高硅烷偶联剂的反应效率，抑制气泡的产生，并且同时可以提高耐磨损性并且降低滚动阻力。此外，通过将由钾盐、部分二氧化硅和水预先混合制得的母料与橡胶组分一起捏合，能够制得其中钾盐的充分分散并且能够进一步提高加工性能以及耐磨性的橡胶组合物。
Claims (5)
1.一种含有二氧化硅的橡胶组合物，其中以100重量份所述二氧化硅为基准，含有3～15重量份的硅烷偶联剂，并且以100重量份所述二氧化硅为基准，含有0.3～1.45重量份的钾盐。
2.如权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述钾盐为无机钾盐。
3.如权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述钾盐为四硼酸钾。
4.一种制备如权利要求1所述的橡胶组合物的方法，包含预先混合钾盐、一部分二氧化硅和水的制备母料的步骤，以及将所述母料与橡胶组分捏合的步骤。
5.如权利要求4所述的制备橡胶组合物的方法，其特征在于，所述钾盐为选自碳酸钾、碳酸氢钾和硼酸钾中的至少一种。
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